雲端時代下土木工程教育--參與第31屆科學教育國際研討會

利用網路、電腦和行動裝置來學習，已經是高等教育的國際趨勢，台大土木也積極在這個領域發展。康仕仲老師的工程圖學、黃尹男老師的材料力學，以及謝尚賢老師的BIM課程。在台大開放式課程(OCW)、Coursera磨課師平台，都非常受到學生的歡迎。

在工程教育的創新與努力，已經逐步有研究成果。今年冬天12月11日與12日，台大土木的團隊，在第31屆科學教育國際研討會(ASET)，於溫暖的國境之南墾丁，發表研究成果。主題為「雲端時代下的科學教育」。本研討會由國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所承辦，其研討內容包含了科學教育之哲學理念、科學學習、心理學、評量、師資培育、數位學習等，涉及數學、物理、化學、 生物、地球科學、環境科學等多項學科。

土木系已有許多MOOCs製作與遊戲教育經驗的康仕仲教授團隊，帶著Coursera MOOCs製作經驗、台大水遊戲、網路學習平台開發等相關成果，踏進了ASET這塊科學教育領域。團隊成員有：康仕仲教授、助理曾逸群、氣候天氣災害研究中心助理研究員蔡孟涵、博士班學生張玉連、碩士班學生楊舒涵。同行的團員還有國立師範大學科學教育研究所胡春嬌老師、環境教育研究所的蕭人瑄老師與王順美老師。由於研討會內容相當豐碩，因此撰文介紹所聞所思。

圖1  ASET2015台大團隊與台師大合作老師

研討會兩天議程中，共安排了5場keynote演講。第一場Keynote邀請密西根州立大學的Angela Calabrese Barton教授，演講主題是「Becoming Community Science Experts」，內容點出美國科學教育的現存問題，在社會方面弱勢背景孩童步入科學或工程領域有著不平等地位，在教育方式上則提到科學教育與日常生活沒有連結。「Community Science Experts」專案給予美國6年級學生實際參與產品開發完整過程的機會，始科學教育與生活結合，也讓孩童體驗發現問題與想出解決策略的過程，學習面對社群需求，嘗試用實作專題的方式鼓舞孩童對科學學習的興趣與信心。

第二場Keynote邀請到韓國釜山大學的Youngmin Kim教授，演講主題是「Patterns of Scientific Problem Finding and Science Teaching」，談論找尋科學問題的思考模式，以及如何將「思考模式」教授給學生。Kim教授舉例克卜勒、牛頓等著名科學家的偉大發現，與他們所想到的那些進而引發他們研究與推翻過去的關鍵問題。Kim強調教導學生「發現問題」的重要，當我們觀察一些習以為常的現象時，不妨思考一下”What else?”，有什麼是我們沒有察覺到的，是不是有其他原理成立的可能性。

次日，第三場Keynote講者為北京師範大學的王磊教授，發表主題是「Create a New Mode of Teacher Professional Development Through the Deep Fusion of Research and Practice: The Introduction on High Level Design-Based Lesson Study by E-T at Beijing Normal University」，王教授針對教師的「高端備課」作了詳細的介紹，是一種教學設計與改進的循環流程，首先是教學設計，經過一次試講後，進行教學前學生發展水平問卷調查與訪問，經教學改進後，進入正式講課，接著進行教學後學生問卷調查與訪問，以及教師訪談。

第四場Keynote講者為國立成功大學的黃悅民教授，主題為「Emotion-aware E-book System through Affective Computing and Cloud Technology」。黃教授指出學習過程中的「情感」在了解學生的學習動機是相當重要的，過去到現在是透過問卷量表或訪談的方式來量測學生的學習心裡感受，然而這些結果都不是學習當下的即時情緒反應。黃教授建立Emotion-aware E-book System (EES) 系統，目的在real-time取得學生的生理反應，並利用雲端計算來分析演算出學生每個學習當下的心理狀況。

第五場Keynote講者為以色列 Ben Gurion 大學的Haim Eshach教授，他長時間待在台灣，積極鼓勵台灣教育從傳統的上對下單方向的教學，走向開放、充滿師生對話的互動教學模式。演講主題為「The Challenges of Applying Dialogic Discussions in the Computer Age」，以豐富的影片演示對話式的教學情境，以及師生互動過程的價值，Eshach教授的演講主要在鼓勵教師族群，引導學生發表個人的意見，接受學生的獨特回答，不論對與錯，每個點子都是非常聰明巧妙的。

兩日的下午為個別研究發表，以下為台大團隊的報告，依發表次序介紹：

曾逸群，發表題目：Improving System Usability of Online Course Platform A Case Study
網路課程平台興起，各有著不同的形式，平台設計影響著使用者學習經驗，網路課程平台的易用性為本研究的討論課題。本研究的實驗案例為以自行開發之U-Learning線上課程平台，教授台灣水利署官員災害管理課程，調查學員的學習效果以及平台使用的感受，包括課程安排與平台介面操方面。

圖2  曾逸群發表

蔡孟涵，發表題目：NTU Water Game: Game-Based Education for Disaster Prevention
台大水遊戲，包含六款遊戲與一款電子書，教育內容包含了水資源管理、水資源應用、水庫蓄水、洪水災害以及其他水相關的議題，在台灣這樣多颱風豪雨的環境，災害發生時決策者須有效安排資源，台大水遊戲將現實世界的災害問題放入遊戲情境中，啟發玩家思考並找出解決辦法，以培養未來決策者災害管理的能力。玩家回饋顯示以遊戲激發學習的教育方式，對於幫助學習災害管理上有很大的潛力。

圖3  蔡孟涵發表

張玉連，發表題目：Disaster Prevention Education Learning Through a Scenario Game: The Disaster Prevention Learning Packet for Cooperative Learning
情境式防災遊戲之「防災學習包」，以誘導及啟發式教學方式，讓學習者能於學習前對主題之興趣及投入、學習中與同儕之團隊學習及反思探索、學習後之主動瞭解及應用，並讓引導者能有一防災教學之參考指南，可幫助學習者形成學習動機、建構及理解所學知識的意義，以落實及推廣防災教育。

圖4  張玉連發表

楊舒涵，發表題目：Rubrics Design in Peer Assessment: One Case from the Engineering Graphics MOOC
同儕互評是目前MOOCs(大規模線上開放課程)用以評量如文章、繪圖作業等，需人工批改的作業的方式，然而同儕互評應用在MOOCs的公平性與正確性存在爭議。本研究目標是建立一套適用於MOOCs互評作業評價標準的設計準則。以Coursera工程圖學的作為研究樣本，數據顯示依照本研究初步建立的設計準則所設計出的新版作業，學生評分的歧異度顯著降低，提高了客觀性與公平性。

圖5  楊舒涵發表

兩天的ASET研討會中，不論是專題演講或論文發表，主題涵蓋甚廣，可見科學教育的應用範圍的廣大，不過綜合起來，仍是可以發現現今科學教育的研究趨勢多在雲端教育與多媒體教育，我們認識了許許多多科學教育領域所關注的課題，以及當前發展中的教育方式研究，為工程教育吸取了不少經驗！教育與工程本是兩道獨立發展的學術領域，然而任何知識的傳遞本身就是一項教育課題，我們期待土木工程與科學教育的跨領域合作能創造出更完善的經驗與知識傳授方式，了解工程教育的使用者需求，以培養下一代的土木工程師。